近日，继武汉鹦鹉洲长江大桥桥体发生波浪形晃动后，广东虎门大桥悬索桥桥面又发生了肉眼可见的"风中抖动"。有点"飘"的大桥，该如何"定"下来？中国工程院院士、湖南大学教授陈政清、湖南大学土木工程学院副院长华旭刚对此进行了一系列解答。陈政清院士说，"涡振是个'怪东西'。其实桥上有车行走，它的涡振（涡激振动）振幅比无车情况还会小些。换句话说，虎门大桥限速通车，也安全。"
基于公众的一般认知，大型桥梁如此超大幅振动，实在是少见。而投资近30亿元的虎门大桥是国家重点工程，是我国第一座真正意义上的大规模现代化悬索桥。它建设规模大，结构新颖，受外界环境影响大，无论是设计还是施工均为国内首次尝试，在我国桥梁史上有特殊的地位，先后荣获了包括詹天佑土木工程大奖，广东省科技进步奖和国家科技进步奖等多项大奖。也正因为如此，不少人震惊、恐慌乃至生发出种种猜想，这个建成仅20多年，曾获多项创新大奖的大桥怎么了？
对于大桥的"飘动"，陈政清院士认为可分"动静"两种角度。大桥在设计时，均会考虑结构承载能力，即大桥满载时最大下沉幅度。据估算，虎门大桥最大下沉幅度为2米，此次大桥"飘"幅0.5米左右。从这一静力概念看，大桥很安全。
此外，陈政清院士还揭秘了虎门大桥涡振给人的视觉"大片感"。"目前规范规定的涡振加速度，设计容许最大值为0.1个重力加速度，高于这个值的振动，会让人感到不舒服。此次振动加速度超过了这个值，人的感受就很明显了。"不过，他补充，涡振振幅不大于0.35米时，车辆也能限速通行。
风速高低有别对于此次虎门大桥异常抖动，一开始许多人认为是当时主桥风速过大造成的。但也有当地民众表示"风并不太大"。许多人担心如此温柔的风，都能让大桥"飘"起来，遇上台风怎么办？其实，历史上就曾有风不大但桥晃塌了的真实案例发生，最著名的便是美国塔科马海峡大桥在微风中塌陷。
湖南大学土木工程学院副院长华旭刚表示，对于某些断面外形，涡振很难完全消除，只能通过措施尽可能降低。但不等于风速低能引发涡振的大桥，不能抵抗台风等暴风侵袭，这是两码事。台风等高风速产生的为“颤振”，桥梁设计时有对此有周密考量。
不过，关于虎门大桥涡振，尚有几种猜测。虎门大桥是90年代中期建设的海边大跨度悬索桥，为箱梁结构，桥面呈流线型，其抗风性能理论上良好，此前也未出现过明显涡振。此次出现，或因近期大桥施工，在桥两侧加装全长段临时挡板有关。专家还猜测，此次涡振可能与大桥"阻尼比"有关。通俗说，"阻尼比"类似病毒抗体，代表其抵抗大桥振动的能力。阻尼比越小，大桥抗震能力就越低。虎门大桥存在25年之久，是否有可能阻尼比变小，影响到抗涡振能力？
此外，风吹的角度即"攻角"也有可能引起涡振，"春天为啥好放风筝？因为气流从下往上形成'攻角'。通常攻角不超过3度，所以风洞试验是按正负3度进行测试。如果刮风攻角大于3度，就可能引起振幅高于设计振幅。"陈政清院士说。
风还是温柔的风，只是今年“攻角”可能更大。换言之，不是刮风就会涡振。要引起涡振的条件颇苛刻：如风向基本和桥面正交，形成“正攻角”；风要“平稳”，紊流度小，而非风速忽高忽低。
"我们的抗风规范，主要针对跨度200米以内的桥梁设计。跨度小的桥梁不存在明显涡振问题。但大跨度桥梁，特别是悬索桥及连续梁桥，都易遇涡振问题，因此通常采用风洞试验测试。"全球自上世纪90年代起，就发生过多个大跨度悬浮桥的涡振。陈政清认为，面对大跨度桥梁高阶模态涡激共振，存在一个亟需解决的“中国问题”，即抗风规范应进一步完善，考虑大跨度桥梁的多阶涡振可能性。
"涡振受风和桥梁自身结构影响。风不能人为控制，但我们能从桥梁上想办法。"陈政清说。办法主要有两种：加大阻尼比，或改变桥梁气动形状。国外内大量调查研究表明，多数桥梁实际阻尼比，低于规范阻尼比。因此可借助增加阻尼器，来增大桥梁阻尼比。如湖南大学研究团队考量桥梁阻尼器"长寿"因素，发明的电涡流阻尼器，能将震动转为电力消耗掉，变相增大阻尼比。同时，在对大跨度桥梁进行风洞试验时，适度调低测试阻尼比。
桥梁结构也很重要。湖南杭瑞高速洞庭湖大桥、矮寨桥等大跨度桥梁，均采用桁架桥结构，抗涡振能力更强。不过，对已成型的桥梁，进行气动外形改良也是研究热点。这些研究包括桥位风环境数值模拟、大桥动力特性识别、健康监测系统升级及涡振大数据分析、大比例节段模型风洞试验及减振措施、风-车-桥耦合振动分析等。
陈政清，2015年当选为中国工程院院士，湖南大学教授。长期从事桥梁等大型结构的工程力学问题研究。1980年代末提出三维梁杆结构几何大变形的UL列式法和相应计算程序，最早解决了我国悬索桥和斜拉桥的三维非线性设计计算问题；在桥梁风工程理论与应用方面有重要贡献，解决了颤振，多阶涡振等的多个计算与实验难题；发明的永磁式磁流变减振技术不再需要电源，特别适合斜拉桥拉索减振；发明的电涡流减振技术，大幅提高了电涡流阻尼的耗能效率和阻尼力的放大倍数，解决了电涡流阻尼难以用于大型结构减振的难题。上述研究成果已成功应用于国内外多项重大工程，其中电涡流减振技术已逐渐成为土木、机械等多个行业的共性关键技术。
湖南大学土木工程学院，从1903年的湖南省垣实业学堂的矿、路科起迄今已经走过了110多年的光辉历程，综合实力始终处于中国土木工程高等教育领域第一方阵。为国家和社会培养了包括多位院士及国家工程设计大师在内的30000多名土木英才。世界第一跨海大桥——港珠澳大桥、世界第一跨峡谷悬索桥——湖南矮寨大桥、中国第一大跨径的钢桁架梁悬索桥——洞庭湖大桥等这些超级工程背后都凝聚着湖大土木人的突出贡献。
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部分素材来源：湖南大学土木工程学院官网、湖南大学官微、新华网、科技日报、中国工程院官网
